Introducción a los sistemas informáticos

Unidad de trabajo 1

introducción

• El ordenador es la herramienta que nos permite el tratamiento automático de la información

• El ordenador nos facilita la organización, procesamiento, transmisión y almacenamiento de

la información

INFORMÁTICA

Es la ciencia que estudia el tratamiento automático de la información.

La informática usa las computadoras u ordenadores para el tratamiento y el proceso de la información.

DATOS E INFORMACIÓN

TEORÍA FUNDAMENTAL DE LA NUMERACIÓN

Para confirmar los resultados en esta web:http://metricconversion.biz/es/conversion-56-octal-a-decimal-numeros.html

Software y hardware

• El ordenador se puede definir como una máquina compuesta de

elementos físicos (hardware)

• Estos componentes electrónicos necesitan de otros componentes

no físicos que los pongan en funcionamiento (software)

Programa

• Para que los componentes electrónicos de un ordenador sean capaces de funcionar y realizar un

proceso determinado, es necesario ejecutar un conjunto de órdenes o instrucciones.

• Esta instrucciones ordenadas y agrupadas constituyen un programa

• Aplicación informática= conjunto de programas

Sistema operativo

• Es el componente software de un sistema informático capaz de hacer que los programas

(software) procesen información (datos) sobre los componentes electrónicos de un ordenador

(hardware)

Firmware

• Es la parte intangible (software) de componentes del hardware.

• Es el caso del software con el que están programadas las memorias ROM, que son

hardware.• Otro ejemplo, el software que incorporan los

teléfonos móviles

Firmware

• No es fácilmente modificable.• Una vez que se introduce o se graba en un

componente hardware queda prácticamente invariable a lo largo de la vida del ordenador.

• Es por tanto software introducido en componentes electrónicos o hardware.

Partes del software

Software básico

Software de aplicaciones

Software básico

• Es aquella parte del software sin la que el ordenador no puede funcionar.• También se llama sistema operativo.

• Sirve de comunicación entre el usuario y el hardware de la máquina.

• Controla los recursos hardware de la máquina.

Software de aplicaciones

• Es la parte software que sirve para procesar la información.

• Lo integran programas y datos• Hay estándar y a medida.

• El estándar es el que encontramos en el mercado a disposición del usuario

• El software a medida es el que diseñan analistas e implementan programadores atendiendo a las

necesidades de su cliente.

Componentes físicos. El hardware

• Unidad central de proceso (UCP)oUnidad aritmético-lógica (UAL)oUnidad de control (UC)

• Memoria central (RAM)• Controladores• Buses• Periféricos

Unidad Central de Proceso UCP

• Es el elemento encargado del control y ejecución de las operaciones que se efectúan en el ordenador.

• Es la parte fundamental del ordenador• Se encarga de controlar todas las tareas y

procesos que se realizan dentro de él.• Está formado por:

• La unidad de control UC• La unidad aritmético-lógica UAL

• El procesador gestiona lo que hay en la memoria desde o hacia los periféricos gracias a la unidad de E/S, buses y controladores del sistema

Unidad de control UC

La tarea fundamental de la UC es recibir información para interpretarla y procesarla después mediante las órdenes que envía a los otros componentes del ordenador

La unidad de control

Se encarga de traer a la memoria principal (RAM) las instrucciones necesarias para la ejecución de los programas.

Interpreta y ejecuta las instrucciones en el orden adecuado para que cada una de ellas se procese en el debido instante y de forma correcta

Componentes de la unidad de control

1. Registro de instrucción: encargado de almacenar la instrucción que se está ejecutando.

2. Registro contador de programas: contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar.

3. Decodificador: es el encargado de extraer el código de operación de la instrucción.

4. Secuenciador: genera las microórdenes necesarias para ejecutar la instrucción.

5. Reloj: proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes.

Unidad aritmético-lógica UAL

Es la parte de la UCP encargada de realizar las operaciones aritméticas y lógicas sobre la informaciónOperaciones aritméticas: suma, resta, multiplicación, división…Operaciones lógicas: >, <, >=, <=, NOT, AND, OR…

Elementos de la UAL

1. Circuito operacional: realiza las operaciones con los datos del circuito de entrada.

2. registros de entrada: contienen los operandos de la operación

3. Acumulador: almacena los resultados de las operaciones.

4. registro de estado: registra las operaciones de la operación anterior.

Tipos

Almacenamiento externo

Memoriaprincipal

La memoria

Memorias de almacenamiento externo

Se llaman así los soportes que son capaces de almacenar información

Discos duros, disquetes, pen drives…

Aunque estén físicamente del ordenador (discos duros) se denominan externos para diferenciarlos de la RAM

Memorias de almacenamiento externo

Son más lentas que la memoria principal porque constan de elementos electrónicos y mecánicos

No son volátiles, la información permanece al apagar el ordenador

Memoria interna

RAM ROM

Memoria RAM

Random Access Memory

Se conoce como memoria principal o central.

Todo lo que se tiene que procesar tiene que pasar por la memoria principal.

La memoria principal está formada por componentes electrónicos (biestables) capaces de almacenar información en forma de ceros y unos (sistema binario).Cada información de este tipo recibe el nombre de bit.En la RAM tienen que estar almacenados los programas y los datos que se tienen que procesar.Se carga de la memoria externa a la principal.

Memoria caché

Se utiliza para agilizar los cálculos

Está colocada entre el procesador y la memoria RAM

Almacenan temporalmente la información que se utiliza con más frecuencia.

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Jerarquía De MemoriaParámetros: capacidad, velocidad y precioProblema: Diferencia de velocidad entre el procesador y la memoria.

Celdas de memoria

Los componentes electrónicos que forman la memoria principal se denominan celdillas o biestables.

Actúan como pequeños condensadores.

La presencia de energía dentro de ellos puede traducirse como un 1 lógico.

La ausencia de energía se interpreta como un 0 lógico.

Bloques de memoria

La información en memoria se suele almacenar en bloques.Los bloques suelen ser de 8 celdillas8 bits equivale a un byte (combinación de ceros y unos)Un carácter ocupa un byteEs decir cualquier letra o número necesita un byte para almacenarse.

Refresco de memoria

Los condensadores transcurrido cierto tiempo se descargan

Para no perder la información de la memoria el sistema tiene que recargarlos

Este proceso es conocido como refresco de memoria.

DRAM (Dynamic RAM)

Es un tipo de memoria RAM construida mediante condensadoresCuando un condensador está cargado se dice que almacena un bit a 1.Si está descargado el valor del bit es 0.Para mantener las celdillas cargadas esta memoria necesita refrescarse cada cierto tiempo.

DRAM (Dynamic RAM)

El refresco consiste en recargar con energía los condensadores que contienen un almacenado un 1 para evitar que la información se pierda.Es volátil (se pierde cuando no hay suministro eléctrico)La memoria DRAM es más lenta (mayor tiempo de acceso) que la SRAM pero más barata.

SRAM (Static RAM)

Tipo de memoria alternativo a la DRAM

No necesita refrescarse

Es volátil

Debido a su alto coste y a su alta velocidad se suele usar como memoria caché.

SDRAM (Synchronous Dynamic RAM)

Incorpora la capacidad de la DRAM y la velocidad de la SRAM

Necesita refresco de sus celdas pero en un intervalo mayor de tiempo

Es la que incorporan actualmente los PC´s

DDRAM (Double Data Rate)

También conocida como memoria de doble recarga o de doble tasa de transferencia.

Compuesta por memorias SDRAM

Se refresca dos veces por impulso de reloj

Es una memoria de funcionamiento muy complicado

Es el doble de rápida que cualquiera de las anteriores

Memoria ROM

Read only memoryMemoria de solo lecturaContiene programas especiales que sirven para cargar e iniciar el arranque del ordenadorEl software que integra la ROM forma la BIOS del ordenador (Basic Input Output System) o sistema básico de entrada/salida

LA BIOS

Físicamente se encuentra en la placa base

Inicialmente, la BIOS se programaba sobre memorias de tipo ROM, con lo cuál cualquier modificación en el sistema no podía realizarse.

Había que sustituir el componente electrónico para modificar la configuración de la BIOS.

Posteriormente la BIOS se montó en memorias PROM (Programmable Read Only memory) que son programables una sola vez y después de haber sido montadas en la placa base.

La BIOS

Es un código que localiza y carga el so en la memoria RAM.Proporciona las órdenes básicas para poner en funcionamiento el hardware indispensable para empezar a trabajarEn la actualidad, se utilizan memorias EPROM (erasable programmable read only memory) que permiten cambiar la configuración asignada.

Todas las memorias ROM son no volátiles

No necesitan ningún suministro de energía para mantener su configuración.

La información que contienen no desaparece nunca debido a que están programadas de fábrica

CMOS (Complementary Metal oxide Semiconductor)

Es un tipo de memoria que se caracteriza por consumir muy poca energía.Esto la hace idónea para almacenar datos del BIOS.Necesita siempre corriente eléctrica para que la información no se borre.Cuando el ordenador está apagado obtiene energía de la pila de la placa base.

SGDRAM (Super graphics dynamic random access

memory)

Es una memoria incorporada en la tarjeta gráfica del ordenador.

Es de elevada capacidad y velocidad

Dirección de memoria

Cuando se accede a una dirección de memoria, lo que se hace es acceder a un conjunto de biestables

Cada uno de los biestables es un bit lógico (0, 1)

El bit se define como la unidad mínima de información.

Direccionamiento

Es una operación que se realiza cuando el procesador ejecuta o interpreta una operación.Toda instrucción está compuesta por un código de operación y un operando.El código de operación es la instrucción en sí (suma, resta…)El operando es el dato que se va a procesarLos modos de direccionamiento son las formas de acceder a los operandos en cada instrucciónSegún el método varía la velocidad de ejecución de una instrucción

DIRECCIONAMIENTOS

INMEDIATO DIRECTO INDIRECTO RELATIVO

Direccionamiento inmediato

En la instrucción está incluido directamente el operando o dato

Direccionamiento directo

En la instrucción, el campo del operando contiene la dirección en memoria donde se encuentra el operando

Direccionamiento indirectoEl campo del operando contiene una dirección

de memoria en la que se encuentra la dirección del operando

Direccionamiento relativo

La dirección del dato que interviene en la instrucción se obtiene sumando a la dirección de la propia instrucción una cantidad fija, que suele estar contenida en un registro especial.

Ejemplo SUMA 56

Se accede a la posición 56 de memoria en la que se encuentra el dato( ej. 8).

Se realiza la operación (8+8 = 16)

El resultado se queda en la misma posición de memoria, en la 56.

Esta posición se denomina acumulador.

Ejemplo suma 10 20

El procesador accede a la posición 10 (3)

El procesador accede a la posición 20 (2)

Almacena el resultado en la posición 20 (5)

Ejemplo RESTA 32 12 45

Se resta a la posición 32 (5) la posición 12 (3)

Se deja el resultado en la posición 45 (2)

En los tres casos el direccionamiento utilizado es el directo que es el más habitual en operaciones aritméticas.

Buses

Es un conjunto de líneas utilizadas para la transmisión de datos entre los componentes de un sistema informático

Determina la velocidad de proceso de un equipo

Tipos

Bus de datos

Bus de direcciones

Bus de control

Bus de datos

Permite intercambiar datos entre la CPU y el resto de las unidades.Cada instrucción de un programa y cada byte de datos viaja por este bus.El intercambio de datos se realiza a través de un conjunto de líneas eléctricas, una por cada bit, y se transmiten todos de forma paralela.La velocidad del bus de datos se mide en megahercios (MHz)) o gigahercios (GHz)

Bus de datos

El tamaño del bus se mide en bits.

La CPU de los 1ºs PC tenía un bus de 8 bits => solo podían transferir un byte por cada ciclo de reloj.

Los actuales micros tienen un bus de datos de 64 bits => en un ciclo de reloj se pueden transferir hasta 8 bytes.

Bus de direcciones

Transmite direcciones entre la CPU y la memoria.

Es empleado por la CPU para seleccionar la dirección de memoria o el periférico con el cual se va a intercambiar información.

Hay que tener en cuenta el nº de líneas o bits que forman el bus de direcciones para determinar el volumen de la memoria accesible o direccionable.

Bus de direcciones

Cuanto mayor sea el nº de bits, mayor es el rango de memoria direccionable.

Si el bus de direcciones tiene 10 bits, se podrá acceder a 2¹⁰ posiciones de memoria, 1024 posiciones.

Si tiene 16, se accederá a 2¹⁶ posiciones,

o sea, a 65536 posiciones.

Bus de control de la CPU

Transportan señales de control que informan del estado de los dispositivos o de la dirección del flujo de la información por el bus de datos,…

Buses de comunicación

CPU Memoria

Bus de datos

Bus de direcciones

Bus de control

Teclado Monitor Impresora

Periféricos

Son las unidades o dispositivos através de los cuales la computadora se comunica con el mundo exterior

También se consideran los sistemas que almacenan información, sirviendo de memoria auxiliar a la memoria principal.

1. Periféricos de entrada (teclado)

2. Periféricos de salida (monitor)

3. Periféricos entrada/salida (lector/grabador DVD)

4. Periféricos de almacenamiento (disco duro)